磁珠其实就是单匝的线圈,也是是能量消耗元件,磁珠和电感的结构其实是类似的,一个主要区别的就是线圈匝数,选用电感主要考虑DCR小,电感感值稳定,抑制信号的原理是产生反向电动势,产生反向磁通,抑制原有磁通,而磁珠抑制信号主要是应用其电阻特性,因而匝数通常较少。磁珠的主要原料为铁氧体。铁氧体是一种高磁导率,高电阻率的材料。这种材料的特点是高频损耗非常大。我们在信号传输中常利用磁珠高频特性进行滤波,如L1,L2所示。但是在应用磁珠时,我们通常会关注公共阻抗的耦合,而忽略了感性耦合,容性耦合。下面以一篇实例说明。
问题描述:
汽车电子控制器产品
按照GM的3097 BCI测试标准测试:
在做DBCI实验时,发现70MHz,80MHz,90MHz,通过CAN上位机接收数据异常。通过采用每根线束单独BCI测试时,发现当仅对电源线束进行BCI测试时,发现会出现70MHz,80MHz,90MHz上位机接收数据异常,而当对其他线束测试时,未发现异常,说明问题可能出现在电源线束上,从下图可以看出,当BCI干扰进入时,一部分干扰信号会通过电容滤波到地,一部分干扰被线束上磁珠已热能形式消耗,剩下的信号通过磁珠后进入下一级电路。
通过分析磁珠特性发现该磁珠在100MHz时具有600R的阻抗,按照正常理解,对70MHz,80MHz,90MHz应具有较好的抑制效果,为什么反而出现了通信异常的问题呢。
耦合通常分为公共阻抗耦合,容性耦合,感性耦合,辐射耦合,因为存在磁珠滤波,公共阻抗耦合可能性不高,剩下的就是容性耦合,感性耦合,辐射耦合,分析这部分Layout,发现磁珠距离CAN电路很近。
通过减小容性耦合感性耦合方法有减小有效面积,改变介电常数,增加干扰源和被干扰源的距离,目前的情况,增加干扰源和被干扰源的距离更为切实有效:
改版后重新测试,发现在70MHz,80MHz,90MHz测试通过。磁珠的存在可以抑制对应频率的干扰信号能量,但是该能量仍然会形成容性,感性耦合,辐射耦合,并攻击其他的信号线,这点我们可能会忽略掉。